Какая кислота используется в автомобильных аккумуляторах и зачем она нужна

Когда доливать в электролит а когда воду?

Для чего нужна кислота

Прежде чем приступать к описанию процессов, протекающих при разряде/заряде, стоит сразу сказать, какая кислота используется в аккумуляторе любого автомобиля – это серная (H2SO4), а не соляная или, например, фосфорная.

Она необходима для приготовления электролита – жидкости, в которой присутствуют заряженные частицы – ионы. Электролит представляет собой не просто пассивный раствор, в котором частицы воды и кислоты перемешаны друг с другом. Это активная жидкость, отличительная особенность которой – постоянное протекание в ней взаимно исключающих друг друга процессов – диссоциации и ассоциации.

В аккумуляторе присутствует серная кислота

При диссоциации, которая протекает лишь в водном растворе H2SO4. Молекулы кислоты образуют ионы с положительными и отрицательными зарядами:

Диссоциация кислоты

Параллельно с диссоциацией протекает обратный процесс – превращение ионов в молекулы кислоты. Полной ионизации электролита, а также полной нейтрализации заряженных частиц не происходит. Процессы находятся в динамическом равновесии, которое может измениться лишь под влиянием внешнего воздействия.

Именно наличие ионов и превращает раствор в электролит. Под влиянием электрического поля (во время зарядки) заряженные частицы переносят заряд к пластинам аккумулятора. При реакции между ионами и веществом пластин происходит высвобождение электронов. Они способны двигаться по проводнику при подключении его к электродам (их выводам).

Основные процессы, протекающие при разряде

Отрицательные пластины АКБ и их обмазка изготовлены из свинца (Pb), а у положительных активная масса имеет основой его диоксид (PbO2). Металлический свинец обладает большим количеством свободных электронов, чем его диоксид. Если положительную и отрицательную пластины соединить проводником, то разность потенциалов практически сразу уравновесится и электрический ток не возникнет.

Но если эти пластины погрузить в сернокислотный электролит, то перенос электронов вызовет химические реакции окисления металлического свинца и восстановления его диоксида:

PbO2 + SO42- + 4H++ 2e- = PbSO4 + H2O

Как видите, «конечными продуктами» этих реакций являются:

1. Сульфат свинца PbSO4, образующийся на поверхности пластин.
2. Вода.
3. Свободные электроны (e-), благодаря которым и возникает электрический ток.

При достаточно продолжительном разряде серная кислота может полностью «израсходоваться» на образование сульфата и воды, в результате чего прекратятся химические реакции и свободные электроны не будут образовываться. Поэтому особенно ценным в плане практического использования свинцовых аккумуляторных батарей является возможность протекания обратных реакций при подключении к выводам электрического напряжения.

При зарядке сульфат свинца, прореагировав с водородом, снова становится серной кислотой, в результате чего плотность электролита восстанавливается, а поверхность пластин аккумулятора приобретает первоначальный состав.

Проверка плотности электролита

Серная кислота в аккумуляторе

По сути то, что залито в аккумулятор — это разбавленная серная кислота. В основе работы любого свинцово-кислотного аккумулятора лежит химический процесс, высвобождающий электрический заряд. Молекулы серной кислоты расщепляют посредством электролитической диссоциации свинцовые электроды, создавая положительно и отрицательно заряженные ионы.

Собираясь на положительных и отрицательных электродах батареи, ионы создают на клеммах АКБ необходимый заряд. Со временем часть молекул связывается без возможности возобновить свою работу в банках, что снижает плотность электролита

Поэтому так важно следить за концентрацией аккумуляторной кислоты

Процесс носит название электролитической диссоциации. При нём ионы с положительным зарядом(катионы) — устремляются к плюсовому электроду. К отрицательному электроду направляются анионы — отрицательно заряженные ионы.

Окислителем выступает диоксид свинца, который в результате взаимодействия с молекулами кислоты восстанавливается, отдавая отрицательный заряд на электроды. Растворы серной кислоты слабо проводят электрический ток, однако хорошо справляется с ионным обменом.

При разрядке АКБ положительные ионы свинца устремляются через электролит с губчатого свинца – восстановителя. Здесь происходит превращение в двухвалентный свинец из четырехвалентного, таким образом, оставляя заряд 2 электронов с каждого иона.

На аноде — PbO2 + SO42− + 4H+ + 2e− -> PbSO4 + 2H2O — окисление свинца.

На катоде — Pb + SO42− − 2e− ->PbSO4

Во время зарядки идут обратные реакции — свинец движется в сторону пластин.

Оба электрода покрываются слоем сульфата, который образовывается из отрицательных кислотных остатков и положительных двухвалентных ионов свинца. Это называется сульфатацией, которая для пластин аккумулятора весьма опасна и грозит быстрым износом. Выделяемые газы в процессе восстановительно-окислительных реакций считаются побочным эффектом, однако они могут серьёзно повлиять на работоспособность всей батареи.

В процессе разрядки батареи к отрицательно заряженному электроду устремляются электроны, где они производят нейтрализацию ионов свинца. В зависимости от уровня заряда батареи плотность электролита может иметь разное значение.

Измерения делаются при комнатной температуре + 25 °С. Использование кислоты происходит в 1,6 раз больше положительными электродами. Поэтому рост объема электролита наблюдается при разрядке батареи и уменьшение – при зарядке.

Это интересно: Почему не работает батарея на ноутбуке?

Правда ли, что стоимость обслуживания мощных автомобилей дороже?

Да, это действительно так. Большинство мощных машин обходятся владельцам намного дороже, чем менее мощные авто. Все дело в том, что более мощные автомобили оснащаются более сложными по конструкции двигателями. Также более мощные машины оснащаются более сложной тормозной системой, усиленной подвеской, более дорогими колесными дисками и резиной.

И самое важное, что большинству мощных автомобилей требуется более совершенное, дорогое моторное масло. А самое плохое то, что на более дорогих мощных автомобилях техническое обслуживание рекомендуется проходить чаще, чем на обычных современных авто. 

Автоматическое обновление

Какая кислота используется в автомобильных аккумуляторах

Большинство автомобилистов уверенно отвечают на этот вопрос, но есть и такие, которые с пеной у рта будут доказывать, что в батареях используется соляная кислота.

Строго говоря, актуальность этого вопроса практически нулевая: вам вряд ли придётся иметь дело с концентрированной кислотой. В магазинах и аптеках продаётся уже готовая жидкость, разбавленная в соотношении 65 частей воды на 35 частей кислоты.

Но это действительно серная кислота, не соляная. У химиков кислота, заливаемая в аккумулятор, называется специфически – триоксид серы или серный ангидрид, но мы будем придерживаться привычного нам термина.

Отметим, что хотя соляная кислота в качестве реагента в аккумуляторных батареях не используется, электролит бывает разным. Например, щелочным. Такие жидкости используются в никель-кидмиевых батареях. Более того, электролит бывает и не жидким, в виде пастообразного вещества с нулевой текучестью. Пример – гелевые АКБ, хотя это просто загущённый силиконовыми добавками обычный электролит.

Так что если вас спросят, какая кислота используется в аккумуляторе, серная или соляная, правильный ответ вы уже знаете.

Что касается соотношения между водой и кислотой, то пропорция 35:65 считается самой эффективной, но некоторые производители допускают применение ещё менее концентрированного раствора, в котором процентное содержание H₂SO₄ снижено до 30%.

Разумеется, знание того, какая кислота заливается в аккумулятор и каковы её пропорции – это хорошо, но для самостоятельного и правильного обслуживания кислотно-свинцовых аккумуляторов этого недостаточно.

Дело в том, что плотность электролита, которая напрямую зависит от соотношения компонентов, не является постоянной величиной. Мы уже рассказывали, что в процессе разряда кислоты становится меньше, при зарядке её количество восстанавливается.

Поэтому, когда говорят о плотности электролитической жидкости, подразумевают, что речь идёт о полностью заряженной АКБ. И если уровень жидкости оказался ниже требуемого, нужно сначала измерить плотность, чтобы знать, что доливать: воду или раствор кислоты.

Если плотность оказалась завышенной – в жидкость доливают дистиллированную воду, которая продаётся и в аптеках, и в автомагазинах (как и готовый электролит)

Процесс доливки описывать не имеет смысла, важно после этого зарядить батарею и снова измерить плотность раствора

Если мы выяснили, что в растворе мало кислоты, потребуется повысить её концентрацию, но делать это нужно, доливая готовый электролит. Добавлять в аккумулятор кислоту нельзя – это небезопасно и для вас, и для самого аккумулятора.

Впрочем, найти в продаже концентрированную кислоту не так просто, обычно она уже предлагается в виде растворов разной консистенции. Связано это с её высокой химической агрессивностью – при попадании на кожу сильнейшие ожоги неизбежны, опасен даже 35-процентный раствор.

Получают концентрированную серную кислоту поэтапно. Сначала готовят раствор с содержимым H₂SO₄ на уровне 60–70%, а затем доводят концентрацию до 98% – именно в таком виде она хранится дольше всего.

99-процентная серная кислота считается нестабильной, при длительном хранении она теряет часть сульфатного остатка, поэтому её концентрация всё равно падает до значений порядка 98.1–98.3%.

Кстати, существует около полутора десятков сортов серой кислоты. Приводим список наиболее распространённых:

• нитрозная, которую технари часто называют башенной. При концентрации 75% её плотность составляет 1.67 г/см3. Башенным сорт назвали из-за технологии изготовления с использованием футерованных башен, а нитрозным – из-за способа обработки посредством нитрозы с выходом серной кислоты и окисла азота;
• контактная, у которой плотность принимает значение 1.837 г/см3, а концентрация находится в пределах 92.4–98.0%. Этот вид также производят обжиговым способом, при котором газ, насыщенный двуокисью SO₂, реагирует с катализатором на основе ванадия;
• аккумуляторная плотностью 1.835 г/см3, с содержимым серной кислоты 92–95%. Именно такая кислота обычно заливается в АКБ, будучи разбавленной до 35%;
• сорт олеум, или дымучая серная кислота – 100% H₂SO₄ с добавлением серного ангидрида – жидкость плотностью 1.897 г/см3;
• высокопроцентный олеум плотностью 2.002 г/см3, включающий до 65% свободного SO₃.

Поднятие плотности в АКБ

Повышение плотности электролита происходит как следствие повышения температуры и гидролиза в батарее. Для выравнивания этого показателя требуется постоянное добавление определенного количества дистиллята. При меньшей концентрации аккумуляторной кислоты в электролите, следует ее поднимать, если датчик показывает значение ниже 1,275 г на куб. см.

Кислотность электролита поднимается двумя путями: внесением концентрированной кислоты с помощью постепенного разбавления или полная замена электролита новым.

В первом случае следует провести такие действия для каждой банки:

1. Откачать по возможности максимальное количество электролитической жидкости с помощью резиновой груши или колбы;
2. Внести в банку половину ее объема электролита с плотностью от 1,275 до 1,29 г на куб. см;
3. Для перемешивания электролита на выводы подается нагрузка небольшой мощности, например при подключении обычной лампочки для автомобилей, или выдерживание на протяжении нескольких часов;
4. При замере плотности следует определить нужный уровень. Если не было изменений, то в половину оставшегося объема следует внести еще электролит;
5. Повторное перемешивание с замером;

С помощью подобных манипуляций следует довести до нужной плотности концентрацию серной кислоты в электролите.

При показателе индикатором значения плотности ниже 1,2 г на куб. см, требуется полная замена электролитической жидкости, поскольку подобным способом поднятие ее невозможно. Такой уровень в заряженном состоянии наводит на мысль о целесообразности операции.

Если батарее менее года, то процедура может увенчаться успехом, более старые элементы питания, скорее всего, реанимацию не переживут.

Подготовка электролита и батареи

Если старый аккумулятор вышел из строя и пришло время купить новый, то можно поступить двумя способами: во-первых, можно купить уже готовый залитый в АКБ электролит, во-вторых, можно приобрести сухозаправленную батарею и самостоятельно выполнить ее заливку. Первый способ рекомендуется для новичков, ко второму же методу следует прибегать, если прибор будет эксплуатироваться в каких-либо экстремальных условиях.

При подготовке раствора самостоятельно необходимо следующее:

1. Канистра с дистиллятом, которая продается в каждом автомагазине, приобрести эту воду можно и в аптеке.
2. Серная кислота H2SO4. Рекомендуется приобретать ее в разбавленном виде, то есть с плотностью 1,40 г/см3. Реже используется концентрированная кислота с плотностью 1,84 г/см3.
3. Градуированная емкость, которую можно использовать, чтобы отмерять нужные порции жидкости.
4. При приготовлении электролита его нужно будет мешать, поэтому следует запастись трубкой из химически инертного материала, например, из стекла или керамики.
5. Резиновые перчатки, прозрачные очки, защитный фартук, старая одежда — основные средства индивидуальной защиты.

Во время приготовления раствора следует соблюдать элементарные правила химической безопасности, которые заключаются в добавлении воды в электролит не большими порциями, что может привести к вскипанию и разбрызгиванию во все стороны жидкости, а тонкой струей. При этом трубкой рекомендуется плавно перемешивать раствор.

Аккумуляторный электролит нужного состава готовится согласно инструкции на упаковке путем смешивания кислоты и дистиллята. В ряде случаев их объемы смешиваются в равных количествах. После завершения процедуры надо будет замерить плотность ареометром.

В различных моделях автомобилей используют АКБ разного объема, вариации которого составляют от 2,6 до 3,7 л. В любом случае электролит можно приготовить с запасом, а оставшийся раствор необходимо нейтрализовать, бросив в него несколько ложек пищевой соды.

Как только рабочий раствор подготовлен, его нужно залить во все емкости батареи. Использовать для этого нужно либо стеклянную воронку, либо стеклянную кружку с удобным носиком. Процесс заполнения банок прибора следует проводить аккуратно и не спеша.

Через несколько часов после заправки АКБ заряжают. Выполняется это так: на корпусе батареи проверяется значение емкости в Ампер-часах, это число делится на 10, и полученную величину уже используют для установления тока зарядки. Например, если емкость батареи составляет 80 А*ч, тогда ток для ее зарядки равен 8 А. Заряжать следует в течение 4 часов, после чего замеряются значения плотности и уровня электролита, и если они соответствуют рабочим величинам, тогда аккумуляторная батарея готова к использованию.

Предназначение АКБ

Как известно, аккумулятор является недешевым элементом транспортных средств, поэтому покупка нового при повреждении или снижении эффективности работы старого — не совсем обдуманное решение. К счастью, выходом из такой неприятной ситуации может стать замена электролита в аккумуляторе. Если правильно выполнить эту процедуру, то за короткое время можно будет возвратить аккумулятору былые рабочие показатели. Каждый автомобилист знает, что конструкция аккумулятора выглядит предельно просто и включает в себя ряд простых узлов. Среди них:

1. Свинцовые пластины, которые покрывают весь корпус.
2. Электролит — специальная жидкость, которая считается связующим элементом между этими пластинами.

Учитывая важность роли электролита, его объем и качество могут определять конечные рабочие свойства АКБ. Речь идет не только о показателях вырабатываемой энергии, но и напряжения

Если уровень вещества начинает снижаться, а качество падать, это может существенно ухудшить рабочие показатели АКБ.Деформация пластин из свинца считается довольно распространенным явлением, и именно снижение качества электролита вызывает ослабевание химической реакции. В конечном итоге в аккумуляторе возникают осадки, помутнение и всевозможные испарения, что приводит к таким неприятностям, как отсутствие взаимодействия элементов для выработки энергии. Чтобы возвратить былую эффективность работы детали, важно как можно быстрее осуществить замену жидкости.

Нейтрализация электролита

Если аккумулятор вышел полностью из строя, его требуется утилизировать грамотно. Но также в случае течи электролита из батареи необходимо узнать, чем нейтрализовать ее.

Бывают ситуации, когда при поломке аккумулятора может быть залита отдельная часть в месте его нахождения. Для этого необходимо вытащить батарею и провести очистку. Нейтрализация этого вещества из аккумулятора, как правило, проводится при помощи специального оборудования и применения технологий

Это важно с экономической и экологической точек зрения. Если проводить неорганизованную нейтрализацию, можно нанести значительный вред окружающей среде

В настоящее время имеются два варианта нейтрализующего вещества с кислотами промышленным способом. Первый предусматривает устранение фильтрующим методом сброса кислоты в стоки, с пропусканием через магнезит, известняк и другие материалы, а второй способ – регенерация кислоты специальной обработкой с последующим получением товарного продукта. Но на практике многие водители рекомендуют в случае пролива опасного вещества использовать щелочный раствор, который делается из пищевой соды и воды.

При регулярной проверке аккумулятора, в том числе контроле за плотностью и уровнем электролита, можно избежать многих проблем и продлить срок эксплуатации батареи, не допустить механических разрушений. Всегда требуется внимательно относиться к устройствам при эксплуатации, особенно в зимнее время, когда при низких температурах и сниженной плотности электролита может произойти его замерзание или разрушение пластин.

Видео про замену электролита в аккумуляторе

Как определить необходимое количество для АКБ?

Понять, какое количество нужно для пополнения смеси электролитом (при условии, что нужен именно он) или дистиллированной водой (в аналогичном случае) можно следующими способами.

Все измерения нужно проводить при полностью заряженном АКБ.

Визуально

На корпус батареи производитель наносит специальные «риски» min – max. Именно по отметкам на АКБ можно ориентироваться сколько требуется (и чего именно) добавить в смесь. Производя заливку, надо следить, чтобы требуемое количество была добавлена выше минимальной отметки, но ниже максимальной.

Если отметок на корпусе нет, то нужно доливать так, чтобы металлические пластины были покрыты на 1-1,5 см.

Инструментально

Существуют специальные мерные трубочки, с помощью которых можно замерять уровень электролитической смеси.

При отсутствии прибора можно использовать любую стеклянную или пластиковую палочку. Подойдет палочка длиной 20-25 см, толщиной 5-7 мм.

Открыв все банки, в каждой по отдельности нужно замерить уровень. Для этого опустить трубочку до упора и поднять ее. На ней четко будет видно, сколько смеси в банке АКБ.

Доливать нужно до того момента, как уровень будет определяться в высоту 1,5-2,0 см. Если дистиллированная вода долита до нужного уровня, плотность электролитической смеси восстановится в первоначальные параметры 1,27 г/см.куб. Это необходимо для обеспечения полноценной работы АКБ.

Внимание! Долив в необслуживаемых аккумуляторах не предусмотрен производителем! Доступ к банкам строго ограничен полной герметизацией корпуса.

В видео подробная информация о том, как измерить уровень электролита в аккумуляторе:

Как добиться нужной плотности в аккумуляторе

При самостоятельном изготовлении раствора, необходимо не только знать, из чего состоит электролит. Главное требование — обеспечение нужной плотности жидкости, чтобы заряд хорошо сохранялся в такой среде. Для контроля и проверки этого показателя применяется простой и доступный прибор — ареометр. Он работает по принципу закона Архимеда и показывает плотность жидкости. При недостаточном ее уровне, раствор разбавляется кислотой, а если необходимо понизить плотность — добавляется дистиллированная вода.

Электролитный раствор обеспечивает работу аккумуляторной батареи, а также определяет ее производительность. При правильном подходе, эта жидкость в обязательном порядке периодически тестируется, доливается, либо заменяется полностью. На работу АКБ в большей мере влияет и температура окружающего воздуха, поэтому в особо суровые морозы стоит заносить аккумулятор в тепло. Какой электролит заливать в аккумулятор зимой, а также другие нюансы приготовления и применения этого проводника рассмотрены в нашей информации.

Безопасность при работе с электролитом

Электролит представляет собой раствор концентрированной серной кислоты, способный вызвать ожоги на теле или причинить серьёзную травму при попадании в глаза

Поэтому при работе с ним обязательно применять меры предосторожности:

1. При выполнении любых манипуляций с жидкой средой аккумуляторной батареи надевать прочные резиновые перчатки, не имеющие дефектов, и очки.
2. Осуществлять зарядку устройства, доливку, замеры уровня или замену электролитного состава только в хорошо проветриваемом помещении или на свежем воздухе – кислотные пары опасны для вдыхания.
3. Всегда держать рядом ёмкость с чистой водой, чтобы иметь возможность быстро промыть место случайного попадания кислоты на кожу.

Состав электролита и как правильно сделать

Серная кислота широко используется в современной промышленности для получения электрической энергии (аккумуляторы, батареи, электрические конденсаторы). Что касается состава электролита в АКБ, то соотношение между серной кислотой и дистиллированной водой следующее:

• сама кислота – 30%;
• дистиллированная вода – 70%.

Именно такая субстанция эффективным образом взаимодействует со свинцовыми пластинами. При этом особого внимания заслуживает плотность электролита, на что непосредственным образом оказывает влияние серная кислота. У концентрированной она достигает показателя в 1,83 г/см 3 . Добавлением дистиллированной воды обеспечивается понижение плотности до нужных пределов – обычно это диапазон 1,23-1,27 г/см 3 .

Плотность электролита (г/см3)	Напряжение без нагрузки (В)	Напряжение с нагрузкой (В)	Степень заряженности (%)	Замерзание электролита (С)
1,27	12,66	10,8	100	-60
1,26	12,6	10,66	94	-55
1,25	12,54	10,5	87,5	-50
1,24	12,48	10,34	81	-46
1,23	12,42	10,2	75	-42
1,22	12,36	10,06	69	-37
1,21	12,3	9,9	62,5	-32
1,2	12,24	9,74	56	-27
1,19	12,18	9,6	50	-24
1,18	12,12	9,46	44	-18
1,17	12,06	9,3	37,5	-16
1,16	12	9,14	31	-14
1,15	11,94	9	25	-13
1,14	11,88	8,84	19	-11
1,13	11,82	8,68	12,56	-9
1,12	11,76	8,54	6	-8
1,11	11,7	8,4	0,0	-7

Знать этот параметр необходимо для понимания порога замерзания электролита. При плотности в 1,11 г/см 3 субстанция замерзает уже под воздействием относительно небольшого холод: -7 °C. У рекомендованных значений порог этот существенно отличен – от -58 °C до -64 °C. А можно ли самому сделать электролит?

Да, это действительно возможно, только действовать необходимо с предельной осторожностью. И поскольку предстоит иметь дело с серной кислотой высокой концентрации, то такая работа представляет определенную опасность

Необходимо позаботиться о защите рук, тела, органов дыхания.

Собственно в том, чтобы самостоятельно приготовить электролит для АКБ, нет ничего сложного – смешать серную кислоту с дистиллированной водой, соблюдая пропорцию. Стоит заметить, что обычна вода из-под крана для таких целей не подходит, поскольку содержит большое количество разных примесей, которые негативным образом воздействуют на свинцовые пластины.

Собственно сами ингредиенты:

• Серная кислота (плотность должна быть 1,83 г/см 3 или более, но не менее).
• Дистиллированная вода.
• Любая фарфоровая посуда.

Пропорции кислоты и воды нам известны – 30% и 70% соответственно. При этом важен характер подхода к производству – оптимально кислоту добавлять в воду, а не наоборот. Также стоит учесть, что при их смешивании будет выделяться очень много тепловой энергии и по этой причине недопустимо использовать стеклянную посуду – она просто лопается. Когда температура электролита упадет, его можно перелить в стеклянную емкость или тару из пластика.

После того как жидкости будут соединены, следует замерить плотность ареометром. Если показатели соответствуют допустимому пределу, электролит готов к эксплуатации. Но такое приспособление имеется далеко не у каждого водителя, а поэтому пригодится следующая подсказка плотности электролита (из расчета на 1 литр дистиллированной воды):

• при 1,23г/см 3 – 280г;
• при 1,25г/см 3 – 310г;
• при 1,27г/см 3 – 345 г;
• при 1,29г/см 3 – 385 г.

Собственно на этом работа и заканчивается. Тем, кто проживает в средней полосе России, следует придерживаться плотности – 1,27 г/см 3 . При этом для зон с холодным климатом (до -30 °С) допустимый показатель составляет 1,26-1,28 г/см 3 , а жарких субтропических районов – 1,24-1,26 г/см 3 . Пределы плотности от 1,27 г/см 3 до 1,29 г/см 3 актуальны для тех регионов, где зима свирепствует до -50 °С.

Для чего в электролите кислота

Общий принцип действия одинаков для многих аккумулирующих электроэнергию устройств, от обычной батарейки до автомобильного аккумулятора. И там, и там имеются положительный и отрицательный электроды, а также электрохимический реагент, без которого невозможны ни накопление, ни отдача электрического заряда.

В силу ряда причин наибольшее распространение получили батареи с жидкостным электролитом кислотного типа.

Состав такого раствора довольно прост: это дистиллированная, то есть подвергшаяся глубокой очистке вода и кислота. Они смешиваются в определённой пропорции, гарантирующей наилучшие показатели аккумулятора.

Давайте рассмотрим, какая роль отведена в электролите кислоте. Именно она (в большинстве случаев используется серная кислота) является основным катализатором химических реакций, способствующих накоплению и отдаче электрического заряда.

Когда к клеммам АКБ подключить нагрузку, взять хотя бы тот же стартер, взаимодействие электролита с пластинами инициирует возникновение окислительно-восстановительных процессов, сопровождающихся появлением направленного движения заряженных частиц (электронов) в жидкости, попросту говоря – возникновением электрического тока.

При зарядке протекают обратные реакции, способствующие восстановлению металла пластин от сульфатных остатков, при этом электрохимический потенциал электролита восстанавливается в прежнем объёме.

Итак, рассмотрим, что происходит при разряде батареи на её пластинах, анодных и катодных:

• на катоде восстанавливается слой оксида свинца;
• на аноде свинцовая намазка превращается в сульфат свинца;
• этот процесс сопровождается расходом триоксида серы и выделением воды.

В результате кислоты в растворе становится меньше, из-за чего плотность электролита уменьшается.

При зарядке процессы протекают в зеркальном порядке: анод восстанавливается до свинца, катод сульфатируется, эти реакции усиленно потребляют воду и высвобождают сульфатный остаток. В результате концентрация серной кислоты восстанавливается, а вместе с ней нормализуется и плотность электролита. Но если вовремя не выключить зарядное устройство, после полной регенерации кислоты ток заряда запускает процесс электролиза воды, разлагающейся на водород и кислород. Эти газы образуют пузырьки, стремящиеся вверх и воспринимаемые как кипение электролитической жидкости. Если этот процесс не контролировать, вода попросту испаряется, увеличивая плотность раствора и снижая его уровень. И то и другое вредно для аккумулятора.

Поэтому для восстановления баланса время от времени состав электролита корректируют, доливая в него либо воду либо готовый водно-соляной раствор.

Применение серной кислоты и её сорта

Вообще, в качестве электролита в некоторых видах автомобильных аккумуляторов может использоваться щёлочь. Например, никель-кадмиевый или никель-железный тип АКБ. Есть ещё группа гелевых аккумуляторов AGM и GEL, где электролит находится в связанном состоянии. Но это тот же раствор серной кислоты. Просто он либо переведён в гелеобразное состояние с помощью добавок (GEL), либо им пропитано стекловолокно (AGM). Наиболее распространёнными на сегодняшний день остаются свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы с жидким электролитом. Поэтому речь пойдёт именно о водном растворе серной кислоты, предназначенном для заливки в АКБ.

Электролит

Дистиллированная вода

Серная кислота используется в самых разных отраслях народного хозяйства. К примеру, с её помощью очищается поверхность металла перед нанесением покрытия, она используется при приготовлении различных синтетических красителей. Кроме того, серная кислота востребована в сфере производства удобрений, взрывчатки, фармакологической промышленности, переработке нефти.

В бытовой сфере концентрации Н2SO4 в 30 процентов достаточно, но в сфере производства часто используется серная кислота более высокой концентрации. Концентрированную серную кислоту получают в две стадии. На первой стадии концентрация доводится до 70 процентов, а затем увеличивают до 98 процентов. Серная кислота такой концентрации наиболее пригодна для последующего хранения. Возможно, получение концентрации 99 процентов, но в дальнейшем из-за потери SO3 она снижается до 98,3 процента.

Существуют основные сорта серной кислоты, которые перечислены ниже:

• Башенная или нитрозная. Концентрация 75 процентов. Плотность этого сорта составляет 1,67 гр/см3. Название этот сорт получил из-за метода производства в футерованных башнях нитрозным способом. Обжиговый газ с двуокисью серы (SO2) обрабатывается нитрозой (H2SO4 с добавками оксидов азота). В ходе химической реакции получается оксиды азота и кислота. При этом оксиды постоянно циркулируют в производственном цикле;
• Контактная. Концентрация от 92,5 до 98 процентов. Плотность сорта составляет 1,837 гр/см3. Этот сорт также производится из обжигового газа, в котором содержится двуокись SO2. В ходе реакции происходит ее окисление до SO3 при контакте с твёрдым катализатором из ванадия;
• Сорт Олеум. Концентрация 104,5 процента. Плотность составляет 1,897 гр/см3. Сорт представляет собой раствор SO3 в серной кислоте (H2SO4). Соотношение SO3 — 20 процентов, H2SO4 — 104,5 процента;
• Высокопроцентный олеум. Концентрация 114,6 процента, а плотность 2,002 гр/см3;
• Аккумуляторная. Концентрация от 92 до 94 процента, а плотность 1,835 гр/см3.

Параметры плотности и концентрации

Концентрация является соотношением между объёмом используемой дистиллированной воды и кислоты. Чтобы автомобилистам не приходилось изготавливать состав своими руками, дабы аккумуляторная кислота не нанесли вред коже или слизистым оболочкам при смешивании, в продаже доступен уже готовый к использованию раствор. Он так и называется электролитом.

Но концентрация не играет столь важной роли, как показатели плотности. Плотность в нормальном состоянии варьируется в пределах от 1,07 до 1,3

Измеряется в г/см3. При изменении этих значений меняется температура замерзания состава

Плотность в нормальном состоянии варьируется в пределах от 1,07 до 1,3. Измеряется в г/см3. При изменении этих значений меняется температура замерзания состава.

От плотности зависит и эффективность проводимости электричества, которая обратно пропорциональна сопротивлению. Если авто будет эксплуатироваться при низких температурах окружающей среды, плотность следует поднять ближе к отметке 1,3 г/см3. Для российского климата нормальным значением принято считать 1,27-1,28 г/см3.

Если говорить об электропроводимости, то плотность, составляющая 1,3 г/см3, будет негативно на неё влиять. Это слишком высокая плотность. Но если её снизить, а температура окружающей среды окажется очень низкой, тогда состав попросту замёрзнет. А это потенциальная угроза для разрыва банок АКБ и разгерметизации корпуса, что ведёт за собой полную замену устройства.

В продаже доступны электролиты, обладающие разными параметрами плотности. Это напрямую связано с сезоном, для которого используется рабочая жидкость. Чем холоднее, тем выше должна быть плотность.

Если использовать подходящую смесь на основе серной кислоты и дистиллированной воды, это позволит значительно продлить срок службы аккумулятора.

Выводы